Di Cara Batema
Aggiornato il 30 agosto 2022
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Le reazioni di sostituzione singola, o spostamento singolo, coinvolgono un elemento che ne sposta un altro all'interno di un composto. L'elemento sostitutivo è tipicamente più reattivo, dando come prodotto un nuovo elemento e un nuovo composto. Questo processo esemplifica i principi fondamentali della reattività chimica e della termodinamica.
Quando un filo di rame viene immerso in una soluzione acquosa di nitrato d'argento, il metallo d'argento precipita mentre gli ioni rame entrano nella soluzione come nitrato di rame (II). Il rame sostituisce l'argento nel composto, illustrando come un metallo più reattivo ne sostituisca uno meno reattivo. Allo stesso modo, lo zinco posto nel nitrato di rame (II) produce rame metallico e si dissolve come nitrato di zinco (II).
Molti metalli sostituiscono facilmente l’idrogeno dagli acidi. Ad esempio, lo zinco reagisce con l'acido cloridrico per formare cloruro di zinco e liberare gas idrogeno. Il magnesio segue lo stesso schema, producendo cloruro di magnesio e idrogeno. Il potassio reagisce con l'acido solforico per produrre solfato di potassio e idrogeno gassoso, sottolineando la regola generale secondo cui i metalli attivi possono liberare idrogeno dagli acidi.
La classica reazione della termite tra ossido di ferro (III) e alluminio è una reazione di sostituzione singola altamente esotermica. L'alluminio si ossida in ossido di alluminio riducendo l'ossido di ferro (III) in ferro fuso. La produzione di calore della reazione è sufficiente a sciogliere il prodotto ferroso, rendendolo una potente dimostrazione della chimica redox.
Le reazioni di sostituzione singola non si limitano ai metalli. Gli alogeni sostituiscono facilmente gli alogeni meno reattivi nei sali. Il cloro sostituisce il bromo nel bromuro di sodio, producendo cloruro di sodio e bromo elementare. Allo stesso modo il bromo sostituisce lo iodio nelle soluzioni di ioduro di potassio o di calcio, formando bromuro di potassio o di calcio e iodio.
